JP2019508700A - チューニングフォークを用いたマイクロ波インピーダンス顕微鏡 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一部において全米科学財団によって与えられた認可PHY−0830228の下で政府援助を受けてなされた。政府は本発明に一定の権利を有する。
本発明は広く材料測定システムに係り、特にマイクロ波インピーダンス顕微鏡に関する。
Claims (20)
- 試験対象のサンプルを支持する支持面を有する支持部と、
間に隙間を有し、フォーク軸に平行に延びる2つの歯を有し、印加される振動信号に応答して前記フォーク軸に対して振動するチューニングフォークと、
縁と頂点の間の高さHを有し、前記高さHと前記縁の直径Dのアスペクト比ARが少なくとも3である、前記支持面にほぼ垂直なプローブ軸と平行に延びる先細のプローブチップを有する金属部材から形成されたプローブ電極であって、前記プローブチップを含む前記金属部材は、前記歯の一方に取り付けられ、前記プローブ軸に沿って前記サンプルに突出するプローブ電極と、
前記プローブチップに入射マイクロ波信号を印加し、前記入射マイクロ波信号と前記サンプルの相互作用による反射マイクロ波信号を受信し、前記サンプルの電気的特性を表す少なくとも1つの出力信号を生成するためのマイクロ波回路と、を備えるマイクロ波インピーダンス顕微鏡。 - 前記マイクロ波回路は、前記入射マイクロ波信号に応じて前記反射マイクロ波信号を復調する、請求項1に記載の顕微鏡。
- 前記マイクロ波回路は、前記入射マイクロ波信号に応じて前記反射マイクロ波信号を復調するミキサを備える、請求項2に記載の顕微鏡。
- 前記振動信号に応じて前記少なくとも1つの出力信号を復調する復調回路をさらに備える、請求項1乃至3のいずれかに記載の顕微鏡。
- 基本マイクロ波周波数及びその少なくとも1つの高調波周波数の前記入射マイクロ波信号を生成可能なマイクロ波源と、
前記マイクロ波回路と前記プローブ電極の間に配置され、前記基本マイクロ波周波数及び前記少なくとも1つの高調波周波数で共振する整合回路とをさらに備える、請求項1乃至3のいずれかに記載の顕微鏡。 - 前記整合回路は、前記基本マイクロ波周波数の波長の半分に等しい長さを有するマイクロ波伝送線と、前記マイクロ波回路と前記伝送線の間に直列に接続されたキャパシタとを備える、請求項5に記載の顕微鏡。
- 前記キャパシタは、前記基本マイクロ波周波数において、前記伝送線の特性インピーダンスより大きいインピーダンスを有する、請求項6に記載の顕微鏡。
- 前記チューニングフォークは、その先端から上方に前記支持面に平行な平面から25°以下で延びる前記フォーク軸と位置合わせされる、請求項1乃至3のいずれかに記載の顕微鏡。
- 前記プローブチップは、前記支持面に平行な平面の法線から25°以下で延びる前記プローブ軸と位置合わせされる、請求項1乃至3のいずれかに記載の顕微鏡。
- 前記プローブチップは凹円錐形状を有し、前記金属部材を形成し、前記プローブチップから離れた40μm以下の直径Dを有するワイヤの先端から形成され、前記縁は前記ワイヤと前記プローブチップの境界を形成し、AR=H/Dは3より大きく、前記ワイヤは前記1つの歯に結合される、請求項1乃至3のいずれかに記載の顕微鏡。
- 前記ワイヤの中間部分が前記1つの歯に結合され、前記ワイヤの基端が前記マイクロ波回路への伝送線を支持する支持部材に取り付けられ、前記ワイヤは前記中間部分と前記基端の間に自立している、請求項10に記載の顕微鏡。
- 前記直径Dは25μm以下である、請求項10に記載の顕微鏡。
- 試験対象のサンプルに向かって延びる電極プローブチップを有するプローブと、
前記プローブチップに入射マイクロ波信号を印加し、前記入射マイクロ波信号と前記サンプルの相互作用による反射マイクロ波信号を受信し、前記サンプルの電気的特性を表す少なくとも1つの出力信号を生成するためのマイクロ波回路であって、基本マイクロ波周波数及びその少なくとも1つの高調波周波数の前記入射マイクロ波信号を生成可能なマイクロ波源を備えるマイクロ波回路と、
前記マイクロ波回路と前記プローブ電極の間に配置され、前記基本マイクロ波周波数及び前記少なくとも1つの高調波周波数で共振する整合回路とを備えるマイクロ波インピーダンス顕微鏡。 - 前記整合回路は、前記基本マイクロ波周波数の波長の半分に等しい長さを有するマイクロ波伝送線と、前記マイクロ波回路と前記伝送線の間に直列に接続された、前記伝送線の特性インピーダンスより少なくとも10倍大きいインピーダンスを有するキャパシタとを備える、請求項13に記載の顕微鏡。
- 間に隙間を有し、フォーク軸に平行に延びる2つの歯を有し、印加される振動信号に応答して前記フォーク軸に対して振動し、その先端から上方に前記サンプルを支持する支持部の支持面に平行な平面から25°以下で延びる前記フォーク軸と位置合わせされるチューニングフォークをさらに備える、請求項13又は14に記載の顕微鏡。
- 間に隙間を有し、フォーク軸に平行に延びる2つの歯を有し、印加される振動信号に応答して前記フォーク軸に対して振動し、前記フォーク軸と位置合わせされるチューニングフォークをさらに備え、前記プローブチップは、前記支持面の垂線から25°以下でプローブ軸に沿って延びる、請求項13又は14に記載の顕微鏡。
- 試験対象のサンプルを支持する支持面を有する支持部と、
間に隙間を有し、フォーク軸に平行に延びる2つの歯を有し、印加される振動信号に応答して前記フォーク軸に対して振動するチューニングフォークであって、前記フォーク軸は、前記歯の先端から上方に前記支持面に平行な平面から25°以下で延びるチューニングフォークと、
前記支持面にほぼ垂直なプローブ軸と平行に延びるプローブチップを有し、前記プローブ軸に沿って前記サンプルに突出するプローブ電極と、
前記プローブチップに入射マイクロ波信号を印加し、前記入射マイクロ波信号と前記サンプルの相互作用による反射マイクロ波信号を受信し、前記サンプルの電気的特性を表す少なくとも1つの出力信号を生成するためのマイクロ波回路と、を備えるマイクロ波インピーダンス顕微鏡。 - 前記プローブチップは、金属部材から形成され、前記プローブチップの縁と頂点の間の高さHを有し、前記高さと前記縁の直径Dのアスペクト比ARが少なくとも3の円錐形状である、請求項17に記載の顕微鏡。
- 前記プローブチップは、40μm以下の直径を有する金属ワイヤを含む金属部材から形成される、請求項17に記載の顕微鏡。
- 前記振動信号に応じて前記少なくとも1つの出力信号を復調する復調回路をさらに備える、請求項17乃至19のいずれかに記載の顕微鏡。
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WO2022250049A1 (ja) * | 2021-05-25 | 2022-12-01 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 試料ホルダ及びインピーダンス顕微鏡 |
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